基于改进SURF的增强现实图像匹配方法

针对传统增强现实图像匹配算法鲁棒性不强且效率不高的问题,提出一种改进的SURF匹配算法。首先,使用SURF算法进行特征点检测,并通过Haar小波模板确定特征主方向,在得到特征主方向后构建特征描述符;由于传统SURF算法采用高达64维的矩形描述符,导致算法的计算量非常大,并且鲁棒性不强。因此,该文使用DAISY圆形描述符替代原始算法中的矩形描述符,DAISY是三层同心圆结构,每层包含8个采样点,可以得到25个维度的描述符,这种结构使得算法的鲁棒性大大增强并且降低了计算复杂度;接着,使用特征描述符计算欧氏距离进行特征点匹配;最后,对得到的匹配点集使用随机抽样一致(RANSAC)与三角不规则网络(TIN)算法进行优化,剔除误匹配点。实验结果表明,该算法虽然略微增加了时间复杂度,但鲁棒性变得更强,并且算法的效率和匹配精度也大大提高,平均精度达到了95%以上。

ArcGIS在露天矿山土石方量测算中的应用

露天矿山生态治理修复普遍采用台阶爆破削坡复绿技术,传统土石方量测算方法难以适应高陡边坡复杂的地形环境。为快速准确获取露天矿山生态治理土石方填挖量,采用无人机倾斜摄影测量方法快速获取矿区高精度、高密度点云数据,利用ArcGIS软件对点云数据和规划设计数据进行处理,构建TIN模型并转化为栅格模型,采用3DAnalyst中的CutFill工具进行土石方填挖量计算,将测算成果进行多形式可视化表达,数据成果准确可靠。采用基于CASS软件的DTM法对矿山生态治理土石方填挖量进行计算,在露天矿山复杂地形环境及高程点密集程度等因素的影响下,DTM法测算成果误差较大,作业效率和测算精度均远低于ArcGIS测算方法,说明采用倾斜摄影测量和ArcGIS软件相结合的技术方法进行露天矿山生态治理土石方填挖量测算速度快、精度高、数据成果可视化,能够为露天矿山生态恢复提供精确的土石方填挖量数据成果。

机载LiDAR点云数据的组合滤波算法研究

针对采用渐进式形态学滤波算法进行机载LiDAR点云滤波时存在的滤波效果不佳、地形特征保留不明显的问题,本文提出了一种改进不规则三角网的后处理滤波算法,构建组合式机载LiDAR点云滤波算法。该组合算法有效地结合了渐进式形态学滤波算法与改进TIN滤波算法的优势,首先采用渐进式形态学滤波算法对原始机载LiDAR点云数据进行处理,提取得到初始地面点;其次优化传统TIN滤波算法,以初始地面点及种子点构建TIN,通过连续迭代提取得到精细化地面点。为验证本文提出滤波算法的可靠性与优越性,选取宁波市某地2组机载LiDAR点云数据进行实验,结果表明,与较单一的渐进式形态学滤波算法、TIN滤波算法地面点提取结果相比较,本文改进滤波算法提取地面点的Ⅰ类误差、Ⅱ类误差及总误差均更低,且不受地形条件限制,具有较高的适应性,验证了本文提出改进滤波算法的可靠性与优越性。

车载激光点云组合滤波算法

为了解决传统车载点云滤波算法无法有效剔除地形坡度较大区域非地面点的问题,本文结合布料模拟滤波(CSF)算法与传统不规则三角网(TIN)的特点,提出一种基于CSF算法的改进TIN滤波算法。首先,使用CSF算法对原始点云进行滤波处理,获取初始地面点;其次,使用改进TIN滤波算法对CSF算法滤波结果进行进一步滤波,通过邻域卷积和选取种子点与构造虚拟种子点,根据滤波次数改变格网大小进行迭代滤波。使用两组地形条件不同的城市道路点云进行试验,对比不同滤波算法的滤波结果。结果表明,本文提出的组合滤波算法能够有效弥补单一滤波算法的不足,能够较好地适应城区情况。

复杂地形横断面测量数据提取方法探讨

为提高道路实时监测和维护能力,一般需要对其进行横断面测量。然而对复杂地形横断面测量时,劳动强度大、效率低且数据准确性差。基于TIN模型提出了一种在复杂地形横断测量的新方法,该方法可以大幅提高横断面数据的提取效率,针对类似项目,具有一定的参考意义。

非常规油气藏不规则复杂裂缝表征方法

非常规油气资源储量大,开发难度高。储层压裂改造是非常规油气资源开发的关键技术手段。天然裂缝和压裂裂缝具有不规则性和复杂性。针对现有裂缝表征方法难以准确刻画裂缝真实形状和宽度变化等不规则特性这一问题,提出了基于非结构PEBI网格的不规则复杂裂缝表征方法。首先,建立基于PEBI网格的天然裂缝表征流程,实现对任意区域或限定区域天然裂缝的准确表征;其次,建立基于Delaunay三角形网格和PEBI网格的压裂裂缝表征及优化方法,分析网格尺寸及优化次数对裂缝表征精度的影响;第三,建立基于非结构网格的非平面裂缝表征方法,实现对弯曲裂缝的刻画和表征,裂缝形态和分布与实际情况更相符;第四,提出非均匀裂缝宽度表征方法,实现对变宽度即同一条裂缝宽度和导流能力不均匀分布裂缝的精细表征;第五,在全区域和限定区域内,实现耦合不规则压裂裂缝和不规则天然裂缝的复杂缝网表征。针对大规模天然裂缝与压裂裂缝相交、裂缝宽度非均匀分布、非平面裂缝等复杂条件下的裂缝网络表征,通过调整网格优化次数,能够提高缝网表征质量。利用PEBI网格能够灵活准确逼近裂缝复杂边界条件的优势,实现快速、准确地显示处理大量不规则天然裂缝和压裂裂缝。形成的不规则复杂裂缝表征方法,有助于提高非常规油气藏裂缝网络的表征精度和数值模拟计算准确性。

基于无人机LiDAR数据的陡崖反坡滤波技术及应用

为了解决传统的不规则三角网(Triangular irregular network,TIN)算法在陡崖反坡地形滤波时,由于陡崖反坡会产生多个投影交点,坡度出现负值,陡崖反坡区域岩壁点往往被错误过滤的问题,提出一种刚性坐标变换与TIN结合的机载激光雷达(Light detection and ranging,LiDAR)点云滤波算法。采用刚性坐标变换的方法重新构建陡崖面的直观形态,将陡崖反坡等特异地形常规化。以湖北省恩施市姚家平水利枢纽工程坝址区域的陡崖反坡数据进行滤波分析,构建了侧向数字高程模型(DEM)表达陡崖地形,实现了侧向DEM在坝体填筑量计算上的应用。结果表明:该算法能够在陡崖反坡区域大幅降低Ⅰ类误差,并将Ⅱ类误差控制在一定范围内;应用该技术可为大坝设计提供直观准确的DEM,为三维设计提供了新思路。

融合点、对象、关键点等3种基元的点云滤波方法

基元是影响点云滤波精度和效率的关键因素之一。本文提出了一种基于多基元的三角网渐进加密(MPTPD)滤波方法。它包括点云分割、对象关键点提取、基于关键点的对象类别判别3个主要阶段,且3个阶段的基元分别为点、对象、关键点。使用了4景机载激光雷达和摄影测量点云数据对MPTPD、三角网渐进加密(TPD)、基于对象的三角网渐进加密(OTPD)3种滤波方法进行了性能测试。试验表明,MPTPD方法具有整体上最优的性能:在精度方面,MPTPD与OTPD两种方法的精度相当,MPTPD方法的一类误差I、总误差T比TPD的相应误差分别低约22.07%和8.44%;在效率方面,多数情况下TPD、MPTPD、OTPD方法的效率依次降低,且MPTPD的平均耗时是OTPD平均耗时的57.93%。

知识引导下的城区LiDAR点云高精度三角网渐进滤波方法

针对城区LiDAR点云特点,提出一种基于知识的三角网渐进滤波方法:①对格网内插后的栅格数据进行面向对象分割;②采用迭代Otsu聚类手段对地面对象与非地面对象自动分离;③针对分类结果构建初始三角网,并自适应调整地面点判据参数,达到提高滤波质量目的。选用ALS50系统真实数据进行滤波试验,并与传统方法滤波结果进行精度评价,评价结果表明基于知识的滤波方法能进一步提高点云滤波质量。

基于曲面内插技术的数字地形生成原理及应用

本文以黄河下游实测大断面数据为基础数据,结合卫星图像、遥感图像数据判断河道主流线、滩槽分界线、水边线及控导工程,在此基础上完成断面曲面内插。利用河道实测大断面高程及下游关键控制点的水位流量关系数据推求内插断面的高程数据,快速生成整个下游河道的数字地形不规则三角网。以黄河下游花园口至利津河段为例详述了黄河下游河道数字地形生成的原理及实现。生成的地形数据与实测数据相比较,在河槽高程、河槽形态及河槽面积上均吻合较好,能满足生产中对地形数据精度的需要。

基于不规则三角网构建的网格生长算法

提出一种基于离散点Delaunay三角网快速构建的网格生长算法,采用分治算法将离散点表达为唯一网格,利用稀疏矩阵完成网格数据的压缩存储,通过标识码实现有值单元格与离散点之间的高效检索,从而提高网格构建的效率。依据有值单元格的密度获取预设正方形搜索空间,并在三角网扩展时根据需要动态建立正方形搜索空间,从而保证网格生长的准确性。实验结果表明,该算法的时间复杂度为O(nlogn),对于少量或海量离散点均具有较好的适应性。

基于分块优化的不规则三角网的快速构成方法

采用基于分块的方式,提高了TIN的运行效率,并提出采用四边形对角线最短原则、增加内插点或减小块连接中距离阀值等优化处理方法,很好地改善了TIN的构网效果。实验结果表明,该算法建立的三角网无交叉和重复,并具有Delaunay三角网的特性,同时兼顾了空间和时间性能,具有较高的执行效率。

三维地质模型建模系统的研究与实现

石油勘探开发数据的迅速准确可视化处理是帮助专家了解和掌握油藏分布从而做出正确决策的重要手段。三维地质体模型建模是可视化工作的基础。文章提出了三维地质体建模系统结构,由图形平台、数据管理、地质建模组成,分析了各模块的设计思路,研究了地质建模的关键算法。

数值地形图的生成及其水文地貌特征评价

数值地形图 (DEM)是利用地理信息系统 (GIS)进行流域水文模拟的基础 ,其精度直接影响模拟结果 .在没有现成的数值地形图时 ,应用人员往往利用传统的地形图来生成它 .本文分别采用Arc Info地理信息系统软件提供的哈奇逊法和不规则三角网五次插值法 ,对一个实验流域的高程取样点进行插值 ,生成了 4种不同的数值地形图 ,从凹洼分布、流域界定、河网提取、地面坡度和地形指数、以及地面径流汇流等方面 ,对它们的水文地貌精度进行了比较 .结果表明 ,两种方法都能生成由高程点群所反映的地形 ,然而由于哈奇逊法能够结合流域的河网结构及其具有物理基础的水文地貌加强法来处理凹洼问题 。

基于TIN模型的水下地形匹配定位算法

针对当前尚无直接利用海图水深构建不规则三角网(triangulated irregular network,TIN)进行水下地形匹配定位的现状,提出了一种基于TIN模型的水下地形匹配定位算法。首先,在经典TERCOM(terrain contour matching)算法的基础上,设计基于TIN模型的匹配搜索区的确定方法;然后,给出待匹配航迹点的水深值计算公式;最后,构建目标匹配定位的地形相关组合算子,实现匹配定位。实验结果表明:(1)本文所提算法可以用海图的原始水深直接构TIN模型作为匹配基准图进行匹配定位,且其定位精度可明显高于基于规则格网模型的经典TERCOM算法;(2)新方法可以有效的降低误匹配的发生;(3)提出的MMD+MSD组合匹配算子能够一定程度上克服水深系统误差对定位精度的影响。

基于STL的Delaunay TIN构建的研究与实现

地形可视化是虚拟地理环境研究中的重要组成部分,而设计一个合理的地形数据的组织结构和一个高效构建地形模型的算法是实现地形实时漫游、查询、分析以及规划等三维地形交互式操作的重要前提。借助C++语言的STL,设计了地形三角网的数据结构,改进了章孝灿等人提出的三角网构建算法,利用VC++和OpenGL实现了地形的快速构建及可视化,为以后的地形可视化与三维交互式操作提供了基础。

改进的平面域Delaunay三角网生成算法

讨论了离散点建立Delaunay三角网算法的研究现状,并采用网格划分提高构网速度。由于三角形定位的速度是影响构网速度的关键因素,改进了基于点线关系方向定位算法,充分利用点与三角形的拓扑关系,减少点线关系的方向定位算法中计算重心的次数,从而提高了三角形定位的效率和构网速度。通过测试证明了算法的高效型和稳定性。

基于不规则三角网的水下地形导航数据库构建方法的优化（英文）

采用规则格网模型构建地形导航数据库时,存在精度较低以及效率较低的问题。为了优化地形导航数据库构建方法,提出了一种基于不规则三角网的地形导航数据库构建方法。基于分割合并法对源数据点按经纬度坐标进行分割,分别求出每个数据块数据点的凸壳,然后依据改进的凸壳算法逐点加入非凸壳数据点形成子块三角网,用改进的三角网合并算法对相邻的凸壳子块进行合并,完成子三角网的优化合并形成完整的地形导航数据库。仿真结果表明基于不规则三角网的地形导航数据库构建方法具有效率高、精度高、分辨率可调整的优点。

一种基于三角网扩张法的Delaunay三角网逐块归并算法

本文中提出一种基于三角网扩张法的不规则三角网的逐块归并算法,它采用按横向或纵向对离散点集切割分块,对各子块用三角网扩张法构建Delaunay三角网,最后用三角网扩张法依次将相邻的子网合并。该算法采用的子集分块的做法使构网时的搜索范围减小,在数据量较大时避免了计算时间随点数的指数次增加,同时在构网时也能保证三角形邻接关系的正确维护。

约束TIN在土石方工程三维辅助设计中的应用

为适应水利水电领域土石方工程设计高效、直观的需求,提出基于约束不规则三角形网格(TIN)的土石方工程计算机三维辅助设计的集成建模方法。通过开发具有输入输出、图形预处理、约束TIN建模、挖填方量计算等功能的土石方工程三维辅助设计程序,能够方便快捷地实现土石方工程设计成果三维可视化建模和工程完建形象的直观显示,为设计和决策者进行工程土石方量计算、土石方调配平衡分析提供依据,三维辅助设计成果也可作为组织开挖施工的可视化决策信息。